基于GNU Radio的复杂信号源的设计与实现

发布时间：2017-10-29 19:02

  本文关键词：基于GNU Radio的复杂信号源的设计与实现

  更多相关文章： 软件无线电 GNU Radio FPGA 高速DAC 单板计算机

【摘要】：软件定义无线电(Software Defined Radio)本质上就是用软件去处理数字化以后的射频信号,这样就将很多硬件问题转化为软件问题,具有很强的灵活性。传统的无线电信号产生及处理,基本上由硬件设备完成,软件定义无线电则将硬件完成的功能用软件去实现,在确定的硬件平台上,通过修改或增加软件功能,即可修改或增加系统功能。这样,既减少了硬件改造成本和硬件的复杂性,降低了系统开发难度,又增加了系统的灵活性。基于这种思想,本文提出了一种基于GNU Radio的复杂信号源设计方案。随着芯片技术的发展及移动互联网时代的到来,ARM处理器特别是多核心的ARM处理器得到了大规模的应用,并有逐渐取代x86处理器的趋势,本文创造性的采用基于ARM架构的树莓派单板计算机为上位机处理平台,并在其上运行GNU Radio开源软件无线电开发套件作为各种复杂调制信号的基带处理部分。树莓派单板计算机与本文所设计的核心信号产生单元通过SPI接口和GPIO通信,传输原始的基带IQ数据和控制命令。核心信号产生单元由FPGA加高速TxDAC组成,核心信号产生单元接收来自上位机的基带IQ数据,并在FPGA中做内插处理,然后将高速率IQ两路正交零频信号调制到数字中频并送入高速TxDAC,输出各种调制信号。最后,将核心信号产生单元输出的中频信号送入模拟上变频器,混频至特定频率再经放大,通过天线发射出去。文本首先介绍了复杂信号源在电磁环境模拟系统中的意义和作用。其次介绍了核心信号产生单元和印制电路板的设计。然后,介绍了核心信号产生单元数字上变频部分算法的设计。最后,将设计好的核心信号产生单元连接到树莓派单板计算机,并在其上利用GNU Radio开源软件无线电开发工具集,对编写的各种调制信号产生功能模块进行联合调试。本文所设计的复杂信号源可输出多种调制信号,输出频率范围为20MHz~3000MHz。本文最后对系统进行了测试,结果表明本文所设计的核心信号产生单元可以正常工作。
【关键词】：软件无线电 GNU Radio FPGA 高速DAC 单板计算机
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题的研究背景、内容和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要贡献和章节安排11-13
• 2 系统整体方案设计13-30
• 2.1 系统理论分析13-22
• 2.1.1 软件无线电发射机体系结构13-18
• 2.1.2 数字上变频技术原理介绍18-19
• 2.1.3 GNU Radio原理介绍19-22
• 2.2 系统需求分析22-25
• 2.2.1 灵活产生调制信号22-23
• 2.2.2 灵活设置系统参数23
• 2.2.3 系统参数指标23-24
• 2.2.4 输出信号带宽24-25
• 2.3 系统总体设计25-30
• 2.3.1 核心信号产生单元26-27
• 2.3.2 基带信号处理单元27-28
• 2.3.3 射频信号处理单元28-30
• 3 核心信号产生单元总体设计30-43
• 3.1 硬件设计30-35
• 3.1.1 硬件平台概述30-33
• 3.1.2 核心信号产生单元总体设计33
• 3.1.3 电源部分设计33-34
• 3.1.4 FPGA系统设计34
• 3.1.5 高速TxDAC设计34-35
• 3.1.6 系统时钟设计35
• 3.2 数字中频部分设计35-41
• 3.2.1 FPGA实现数字中频的优势35-36
• 3.2.2 数字正交上变频实现方法36-37
• 3.2.3 数字正交上变频主要算法设计37-39
• 3.2.4 数字正交上变频总体设计39-41
• 3.3 高速TxDAC设计的信号完整性分析和电路板设计中的EMI问题41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 系统软件设计43-51
• 4.1 开发平台选择43-45
• 4.2 在树莓派计算机上安装GNU Radio45-47
• 4.3 为GNU Radio添加设备模块47-50
• 4.4 本章小节50-51
• 5 系统测试与分析51-54
• 5.1 测试环境51
• 5.2 系统测试51-53
• 5.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 致谢55-56
• 参考 文献56-58
• 附录A 核心信号产生单元整机58-59
• 附录B CIC滤波器部分代码59-62
• 附录C CORDIC算法部分代码62-65
• 攻读学位期间的研究成果65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;性能卓越的小型单板计算机应用实例[J];电子产品世界;2006年11期

2 王靖;单板计算机[J];计算机工程与设计;1982年02期

3 杨方;;Z—80单板计算机训练班在长沙举办[J];计算技术与自动化;1982年04期

4 Jürgen Ede;具有独特优势的单板计算机[J];电子产品世界;2005年10期

5 ;凌华科技发布宽温级单板计算机[J];电信科学;2010年10期

6 王建良;;单板计算机辅助过程控制[J];工业仪表与自动化装置;1982年03期

7 杜毅仁;;单板计算机[J];电子技术;1982年09期

8 李杰仁;沈德勋;沙振舜;;单板计算机256道闪烁谱仪[J];南京大学学报(自然科学版);1984年03期

9 尹达人;;单板计算机的开发和应用[J];激光与红外;1986年05期

10 刘子恒;;单板计算机不出现提示符故障的检修方法[J];长春光学精密机械学院学报;1987年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 毛亚民;80486单板计算机的开发与应用[D];电子科技大学;2004年

2 冯准;基于GNU Radio的复杂信号源的设计与实现[D];兰州交通大学;2015年

3 胡翠华;嵌入式单板计算机人机界面的应用研究[D];昆明理工大学;2005年

4 何斌;基于PC755和PC107A的单板计算机的开发[D];电子科技大学;2011年

5 范君;基于SEP3203微处理器的单板机软件设计与实现[D];南京林业大学;2009年

，

本文编号：1114232